(57)【要約】  【課題】  セラミックグリーンシートを複数枚積層して一体化し焼成して成るセラミック構造体に関し、詳細には焼成後に特別な表面処理等を必要とせず、平面度および寸法精度が高い焼結面から形成され、断面積の偏差が小さい表面の凹部もしくは内部の空洞を有するセラミック構造体およびマイクロ化学チップを提供すること。  【解決手段】  本発明のセラミック構造体Dは、セラミックグリーンシートの凹部７となる部位および空洞10となる部位に形成された貫通孔に樹脂シート2a，2bを載置し、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、セラミックグリーンシートの積層体Cを焼成する際に樹脂シート2a，2bを熱分解させて除去することによって製造され、凹部７および空洞10は、その内面が焼結されたままの焼結面から成る状態において、平面度30μｍ以内、曲率半径50μｍ以内、角度90°±３°以内、断面積偏差±５％以内である。【選択図】  図２
2006181741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の溝状の凹部および内部のトンネル状の空洞の少なくとも一方を有するセラミック構造体であって、前記凹部および前記空洞は、その内面が焼結されたままの焼結面から成る状態において、長手方向に垂直な断面における断面積の偏差が±５％以下であることを特徴とするセラミック構造体。
【請求項２】
前記凹部および前記空洞は、内面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のセラミック構造体。
【請求項３】
前記凹部および前記空洞は、長手方向に垂直な断面における断面形状が四角形であるとともに、底面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のセラミック構造体。
【請求項４】
前記凹部および前記空洞は、内側面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のセラミック構造体。
【請求項５】
前記凹部および前記空洞は、長手方向に垂直な断面における底面と内側面との間の角部の曲率半径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項３または請求項４記載のセラミック構造体。
【請求項６】
前記凹部および前記空洞は、内側面と底面とのなす角度が９０°±３°であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載のセラミック構造体。
【請求項７】
セラミックグリーンシートの前記凹部となる部位および前記空洞となる部位に形成された貫通孔に樹脂シートを嵌め込んで樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を作製し、該樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を少なくとも１層含む積層体を作製し、該積層体の前記樹脂シートを熱分解し除去し前記積層体を焼成することによって製造されて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のセラミック構造体。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のセラミック構造体の前記凹部および前記空洞に被処理流体を流通させて成ることを特徴とするマイクロ化学チップ。
【請求項９】
前記被処理流体は生体物質を含むものであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ化学チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックグリーンシートを複数枚積層して一体化し焼成して成るセラミック構造体に関し、詳細には焼成後の平面度、直角度および寸法精度が高い焼結面から形成され、断面積の偏差が小さい表面の凹部もしくは内部の空洞構造を有するセラミック構造体およびマイクロ化学チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に凹部を有するセラミック構造体の用途としては、例えば、ＬＳＩ等の半導体素子や各種電子部品等を収納する電子部品収納用パッケージおよび各種流体の流路等が挙げられ、最近では、多機能・高機能化と小型・低背化を両立させるために、半導体素子、センサーおよび各種電子部品等を搭載するための凹部構造もしくは各種流体の流路等を複数の面に形成した三次元構造からなる複雑な形状のセラミック構造体への要求も高まりつつある。さらには、内部にも半導体素子、センサーおよび各種電子部品等を搭載するための空洞もしくは各種流体の流路を形成するための空洞を形成した複雑な形状のセラミック構造体も求められている。
【０００３】
これらのものは例えば、マイクロ化学チップ，μ−ＴＡＳ（Micro Total Analysis System），ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；微小電子機械システム）等の分野に応用されつつある。これらは、半導体微細加工技術等を用いてシリコンやガラス等を微細加工することで行われている（例えば、特許文献１，２）。
【０００４】
特に、機械，電子，光，化学，生化学等の複合機能を一体化した微細なデバイスは、高性能かつ省エネ等に優れていることから、積極的に開発が進められている（例えば、非特許文献１）。これらの集積化技術においては、同一基板上にメタライズ配線や流路等の凹部構造を混在させて形成する技術や複数基板を積層する技術が重要である。これらの技術は、セラミック多層配線基板やセラミック積層型電子部品等のセラミック構造体の製造方法においては一般的に行われていることであり、これら従来技術の応用が期待されている。また、セラミックは耐薬品性，リサイクル性，易薬品洗浄性等にも優れているため、有望な材料といえる。
【０００５】
セラミック構造体の製造方法としては、例えば、絶縁層が複数積層された絶縁体の表面または内部にメタライズ配線層が配設されたセラミック構造体の場合、まず、所定比率で調合したセラミック原料粉末に適当な樹脂バインダーを添加し、有機溶媒中に分散させることによりスラリーを調製し、従来周知のドクターブレード法やリップコーター法等のキャスト法により、所定厚みのセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を成形する。
【０００６】
次に、メタライズ配線層として、適当な金属粉末に樹脂バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合して得た金属ペーストを上記のグリーンシートに周知のスクリーン印刷法により、所定形状のパターンに印刷塗布するとともに、マイクロドリルやレーザで貫通孔（スルーホール）を形成し、この貫通孔内に金属ペーストを充填して貫通導体（ビア導体、ビアホール）を形成する。
【０００７】
続く工程は、（１）表面に凹部を有するセラミック構造体の場合、（２）内部に空洞を有するセラミック構造体の場合に分けて説明する。
【０００８】
（１）の場合、表面に凹部を形成するために、グリーンシートの所定の箇所に貫通穴を打ち抜き加工で形成する。その後、上記の貫通穴が形成されたグリーンシートを他のグリーンシートとともに、適当な密着液を用いて複数積層し、得られた凹部を具備するグリーンシート積層体を所定条件で焼成することによって、表面に凹部を有するセラミック構造体が得られる。
【０００９】
（２）の場合、上記（１）と同様な方法で作製した凹部を具備するグリーンシート積層体を複数枚積層し、所定条件で焼成することによって、空洞を有するセラミック構造体が得られる。
【００１０】
このようなセラミック構造体においては、近年、多機能・高機能化と小型・低背化を両立させるために、セラミック構造体の三次元構造化が進んでおり、積層等の加工の際にグリーンシートが変形することを防止することが不可欠となっている。さらに、焼成後の平面度が高い焼結面から形成される、寸法精度の高い凹部もしくは空洞を複数有する複雑形状のセラミック構造体への対応も望まれている。
【００１１】
しかしながら、凹部や空洞を有するセラミック構造体は、凹部もしくは空洞を構成する貫通孔が形成されたグリーンシートと貫通孔が形成されていないグリーンシートとを加圧し積層する際、凹部もしくは空洞の部分とそれ以外の部分とで圧力差が生じることにより、圧力を受けないグリーンシート積層体の凹部もしくは空洞の底部に膨らみが生じるので、凹部もしくは空洞の底部に電子部品等を搭載する場合にボンディング不良を誘発する場合や流路の場合は断面積の偏差が大きくなるため、精密な流量調整が不可能になる場合があった。
【００１２】
また、上記問題を解決するために加圧圧力を低下させると、凹部もしくは空洞の周辺部の密着に必要な圧力が減少することにより、グリーンシート間に剥離（デラミネーション）が生じるので、構造欠陥のない信頼性の高いセラミック構造体を得ることが困難であった。
【００１３】
さらに、凹部もしくは空洞を取り囲む側壁が薄くて弱い場合、積層等の加圧時に薄い側壁が変形する不具合や、同一のグリーンシート内に打ち抜き加工等で貫通加工することで複数の凹部もしくは空洞を狭い間隔で形成する場合や、同一のグリーンシートに複数形成された凹部もしくは空洞の間を金属刃等で切込みを入れてセラミック構造体の各個片に切断する加工（スナップ加工）を行なった場合等の所謂生加工時に、凹部もしくは空洞の薄い側壁が変形する不具合が発生しやすくなる。
【００１４】
そこで、これらの問題を解決する手法として、焼成後に変形や膨らみが生じた部分を切削等で平坦化する方法や、凹部もしくは空洞を形成する部分に金型等を押し当てながら積層を行ない、変形を抑制しながら製造する方法が一般的に行なわれている。一方、凹部もしくは空洞を形成する部分に未焼結粉体等を充填しながら均圧積層した後、未焼結粉体等を除去する方法が開示されている（例えば、特許文献３，４）。この方法によれば、均圧積層が可能であるため、平面度や寸法精度に優れたキャビティを有するセラミック成形体を得ることが可能となる。さらには、凹部もしくは空洞を形成する部分を薄い弾性シートで覆い、静水圧プレスで均圧積層する方法が開示されている（例えば、特許文献５）。
【特許文献１】特開２００４−１５０９８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０７５７号公報
【特許文献３】特開２００１−３５８２４７号公報
【特許文献４】特開平８−２４５２６８号公報
【特許文献５】特開２００３−２８９１１９号公報
【非特許文献１】「技術調査レポート（技術動向編）第３号  ＭＥＭＳに関する技術の現状と課題」、２００３年３月２８日、経済産業省産業技術環境局技術調査室発行な
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、切削等の表面処理を行なう手法は、コストが高くなってしまう。また、金型を用いる方法もコストが高くなるうえ、金型を押し当てる際に位置ズレを起こした場合、グリーンシートに傷がつく不具合があった。また、特許文献３，４の場合、焼成後に未焼結粉体等を除去する工程が必要であり、内部に空洞を有するセラミック構造体には応用できなかった。また、未焼結粉体等の除去が不十分な場合、絶縁不良等の様々な不具合を引き起こすおそれがあった。さらに、特許文献５の場合、弾性シートで覆うことができない内部に空洞を有するセラミック構造体には応用できなかった。また、表面にキャビティを有するセラミック構造体の場合、キャビティの側壁部分が薄くて弱い場合、過剰な圧力がかかって変形するおそれがあった。
【００１６】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、セラミックグリーンシートを複数枚積層して一体化し焼成して成るセラミック構造体に関し、詳細には焼成後に特別な表面処理等を必要とせず、平面度および寸法精度が高い焼結面から形成され、断面積の偏差が小さい表面の凹部もしくは内部の空洞を有するセラミック構造体およびマイクロ化学チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のセラミック構造体は、表面の溝状の凹部および内部のトンネル状の空洞の少なくとも一方を有するセラミック構造体であって、前記凹部および前記空洞は、その内面が焼結されたままの焼結面から成る状態において、長手方向に垂直な断面における断面積の偏差が±５％以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、前記凹部および前記空洞は、内面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、前記凹部および前記空洞は、長手方向に垂直な断面における断面形状が四角形であるとともに、底面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、前記凹部および前記空洞は、内側面の平面度が３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、前記凹部および前記空洞は、長手方向に垂直な断面における底面と内側面との間の角部の曲率半径が５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、前記凹部および前記空洞は、内側面と底面とのなす角度が９０°±３°であることを特徴とする。
【００２３】
本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、セラミックグリーンシートの前記凹部となる部位および前記空洞となる部位に形成された貫通孔に樹脂シートを嵌め込んで樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を作製し、該樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を少なくとも１層含む積層体を作製し、該積層体の前記樹脂シートを熱分解し除去し前記積層体を焼成することによって製造されて成ることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明のマイクロ化学チップは、上記構成のセラミック構造体の前記凹部および前記空洞に被処理流体を流通させて成ることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のマイクロ化学チップは、上記構成において好ましくは、前記被処理流体は生体物質を含むものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のセラミック構造体は、表面の溝状の凹部および内部のトンネル状の空洞の少なくとも一方を有するセラミック構造体であって、凹部および空洞は、その内面が焼結されたままの焼結面から成る状態において、長手方向に垂直な断面における断面積の偏差が±５％以下であることから、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無く、寸法精度の高いセラミック構造体を得ることができる。
【００２７】
また、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、凹部および空洞は、内面の平面度が30μｍ以下であることから、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無く、寸法精度の高いセラミック構造体を得ることができる。
【００２８】
さらに、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、凹部および空洞は長手方向に垂直な断面における断面形状が四角形であるとともに、底面の平面度が30μｍ以下であることから、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無く、寸法精度の高いセラミック構造体を得ることができる。
【００２９】
また、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、凹部および空洞は、内側面の平面度が30μｍ以下であることから、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無く、寸法精度の高いセラミック構造体を得ることができる。
【００３０】
以上により、本発明のセラミック構造体によれば、表面の凹部もしくは内部の空洞に電子部品等を搭載する場合、ボンディング不良等の不具合を防ぐことができる。また、内部の空洞を流体の流路としセラミック構造体をマイクロ化学チップ等とする場合、流量や流速を一定にすることが可能となる。
【００３１】
さらに、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、凹部および空洞は、長手方向に垂直な断面における底面と内側面との間の角部の曲率半径が５０μｍ以下であることから、変形等の不具合が無く、設計通りの寸法でセラミック構造体を製造することができる。
【００３２】
また、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、凹部および空洞は、内側面と底面とのなす角度が90°±３°であることから、変形等の不具合が無く、設計通りの寸法でセラミック構造体を製造することができる。
【００３３】
以上により、本発明のセラミック構造体によれば、表面の凹部もしくは内部の空洞に電子部品等を搭載する場合、凹部もしくは空洞の有効体積を最大化できるため、電子部品等の搭載密度を高めることができる。また、内部の空洞を流体の流路とする場合、設計通りの流量や流速を実現することが可能なる。
【００３４】
また、本発明のセラミック構造体は、上記構成において好ましくは、セラミックグリーンシートの凹部となる部位および空洞となる部位に形成された貫通孔に樹脂シートを嵌め込んで樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を作製し、樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を少なくとも１層含む積層体を作製し、積層体の樹脂シートを熱分解し除去し積層体を焼成することによって製造されて成ることから、均圧積層が可能となり、凹部や空洞に変形が無く、層間剥離もないセラミック構造体を形成することが可能となる。また、熱分解可能な樹脂シートを使用するため、凹部もしくは空洞に充填された樹脂シートを除去することなく積層体を一括焼成すればよく、工程の削減が可能となる。
【００３５】
また、本発明のマイクロ化学チップによれば、上記本発明のセラミック構造体の凹部および空洞に被処理流体を流通させて成ることから、設計通りの被処理流体の流量や流速が得られる所望のマイクロ化学チップとすることができる。
【００３６】
また、本発明のマイクロ化学チップによれば、被処理流体は生体物質を含むものであることから、精密な生体物質処理が行なえるマイクロ化学チップとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明のセラミック構造体およびマイクロ化学チップについて以下に詳細に説明する。
【００３８】
先ず、セラミック構造体を作製するためのグリーンシートを以下のようにして作製する。グリーンシートの原料粉末、例えば、セラミック粉末およびガラス粉末の少なくとも一方に対し、所望により焼結助剤となるセラミック粉末を添加、混合した混合物に、樹脂バインダー、可塑剤等の添加剤、有機溶剤等を加えてスラリーを調製する。その後、このスラリーを用いてドクターブレード法、圧延法、プレス法等の成形法により所定の厚みのグリーンシートを成形する。
【００３９】
次に、電気配線等を形成する場合、上記のグリーンシートに打ち抜き加工を施すことにより、上下の配線導体層を接続するビアホールとなる貫通孔を形成し、この貫通孔内に導体ペーストを充填する。
【００４０】
なお、セラミック粉末としては、金属もしくは非金属の酸化物または非酸化物の粉末が挙げられる。また、これらの粉末の組成は単一組成、化合物の状態のものを単独または混合して使用してもよい。具体的には、Ｌｉ，Ｋ，Ｍｇ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｂｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，ランタノイド，アクチノイド，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、硫化物等が挙げられる。
【００４１】
さらに具体的には、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＴｉＯ2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＺｎＯ，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＺｎＡｌ2Ｏ4，ＭｇＳｉＯ3，Ｍｇ2ＳｉＯ4，Ｚｎ2ＳｉＯ4，Ｚｎ2ＴｉＯ4，ＳｒＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＭｇＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6，ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8，ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8，ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8，Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18，Ｚｎ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＣ、さらには、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。
【００４２】
また、ガラス粉末としては、例えばＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系，ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系，ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎである），ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｍ1Ｏ−Ｍ2Ｏ系（但し、Ｍ1，Ｍ2は同じかまたは異なるものであり、Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎである），ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｍ1Ｏ−Ｍ2Ｏ系（但し、Ｍ1，Ｍ2は上記と同じ），ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｍ3Ｏ系（但し、Ｍ3はＬｉ，ＮａまたはＫである），ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｍ3Ｏ系（但し、Ｍ3は上記と同じ），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類金属酸化物，希土類酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を含有するガラスが好ましい。これらのガラスは焼成処理することによって非晶質ガラスとなるもの、また焼成処理によって、リチウムシリケート，クォーツ，クリストバライト，コージェライト，ムライト，アノーサイト，セルジアン，スピネル，ガーナイト，ウイレマイト，ドロマイト，ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出する結晶化ガラスが用いられる。
【００４３】
セラミック粉末とガラス粉末を混合させる場合の割合は、通常のガラスセラミック構造体材料に用いられる割合であり、重量比で60：40〜１：99であるのが好ましい。
【００４４】
また、助剤成分としては、Ｂ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＭｎＯ2，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類金属酸化物，希土類金属酸化物等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。
【００４５】
また、本発明のセラミック構造体を圧電素子として使用する場合の材料として、チタン酸バリウムやジルコン酸鉛−チタン酸鉛系固溶体などの灰チタン石型構造の結晶などが挙げられ、具体的にはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）およびチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）などのチタン酸ジルコン酸塩、またはチタン酸鉛などが挙げられる。
【００４６】
一方、グリーンシートの樹脂バインダーとしては、例えば、アクリル系（アクリル酸、メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルアセタール系、セルロース系、ポリビニルアルコール系、ポリ酢酸ビニル系、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンカーボネート系等の単独重合体または共重合体が挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。
【００４７】
アクリル系の具体例としては、メチルアクリレート，メチルメタクリレート，エチルアクリレート，エチルメタクリレート，ｎ−プロピルアクリレート，ｎ−プロピルメタアクリレート，イソプロピルアクリレート，イソプロピルメタクリレート，ｎ−ブチルアクリレート，ｎ−ブチルメタクリレート，イソブチルアクリレート，イソブチルメタクリレート，ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート，ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート，シクロヘキシルアクリレート，シクロヘキシルメタクリレート，２−エチルヘキシルアクリレート，２−エチルヘキシルメタクリレート，イソノニルアクリレート，イソノニルメタクリレート，イソデシルアクリレート，イソデシルメタクリレート等が挙げられ、これらアクリル酸エステルやメタクリル酸アルキルエステルを主鎖とする共重合体には、カルボン酸基，アルキレンオキサイド基，水酸基，グリシジル基，アミノ基またはアミド基を含有するモノマーが共重合成分として含まれているものを好適に用いることができる。
【００４８】
カルボン酸基を有するものとしては、例えば、アクリル酸，メタクリル酸，マレイン酸，イタコン酸，フマル酸等が挙げられ、アルキレンオキサイドを有するものとしては、メチレンオキサイド，エチレンオキサイド，プロピレンオキサイド等があり、水酸基を有するものとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート，２−ヒドロキシエチルメタクリレート，２−ヒドロキシブチルアクリレート，２−ヒドロキシブチルメタクリレート，ジエチレングリコールモノアクリレート，ジエチレングリコールモノメタクリレート，グリセリンモノアクリレート，グリセリンモノメタクリレート，トリメチロールプロパントリアクリレート，トリメチロールプロパントリメタクリレート等があり、グリシジル基を有するものとしては、グリシジルアクリレート，グリシジルメタクリレート等があり、アミノ基またはアミド基を有するものとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート，ジメチルアミノエチルメタクリレート，ジエチルアミノエチルアクリレート，ジエチルアミノエチルメタクリレート，Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルアクリレート，Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート，アクリルアミド，シクロヘキシルアクリルアミド，シクロヘキシルメタクリルアミド，Ｎ−メチロールアクリルアミド，ジアセトンアクリルアミド等がある。
【００４９】
これらアクリル酸エステルやメタクリル酸アルキルエステルを主鎖とする共重合体には、他の共重合可能なアクリロニトリル，スチレン，エチレン，酢酸ビニル，ｎ−ビニルピドリドン等を共重合させても良い。
【００５０】
ポリビニルアセタール系の具体例としては、ポリビニルブチラール，ポリビニルエチラール，ポリビニルプロピラール，ポリビニルオクチラール，ポリビニルフェニラール等やその誘導体等が挙げられる。
【００５１】
セルロース系の具体例としては、メチルセルロース，エチルセルロース，カルボキシメチルセルロース，ヒドロキシプロピルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ニトロセルロース，酢酸セルロース等が挙げられる。
【００５２】
次に、メタライズ配線やビア導体等の導体部を形成する場合の導体ペーストとしては、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，ＡｌおよびＰｔ等の金属粉末の１種または２種以上が挙げられ、２種以上の場合は混合、合金等のいずれの形態であってもよい。これらの金属粉末を樹脂バインダー，溶剤，可塑剤，分散剤等を混合したものが好適に使用できる。
【００５３】
導体ペーストの樹脂バインダーとしては、アクリル系，ポリビニルアセタール系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。
【００５４】
アクリル系の具体例としては、アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等が挙げられ、これらの共重合体には、水酸基，カルボン酸基，アルキレンオキサイド基，グリシジル基，アミノ基，アミド基等を適宜導入しても良い。これらを導入することで、セラミックスとの分散性を向上させる効果や、粘性やチキソ性を向上させる効果が期待できる。また、熱分解性や各種溶剤への溶解性等の性能を損なわない範囲内であれば、アクリル樹脂と共重合が可能である、スチレン，α−メチルスチレン，アクリロニトリル，エチレン，酢酸ビニル，ポリビニルアルコール，ｎ−ビニルピロリドン等を適宜導入しても良い。これらのアクリル樹脂のうち、必要に応じて単独または２種以上を適宜選択して使用することができる。
【００５５】
導体ペーストの溶剤としては、テルピネオール，ジヒドロテルピネオール，エチルカルビトール，ブチルカルビトール，カルビトールアセテート，ブチルカルビトールアセテート，ジイソプロピルケトン，メチルセルソルブアセテート，セルソルブアセテート，ブチルセルソルブ，ブチルセルソルブアセテート，シクロヘキサノン，シクロヘキサノール，イソホロン，シプロピレングリコール，プロピレングリコールモノメチルエーテル，プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート，ブチルカルビトールメチル−３−ヒドロキシヘキサノエート，トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート，パイン油，ミネラルスピリット等の高沸点溶剤が好適に使用できる。
【００５６】
樹脂バインダーは金属粉末100重量部に対して0.5〜15.0重量部、有機溶剤は固形成分および樹脂バインダー100重量部に対して５〜100重量部の割合で混合されることが好ましい。なお、この導体ペースト中には若干のガラス粉末や酸化物粉末等の無機成分を添加してもよい。この導体ペーストを、上記グリーンシートにスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の公知の印刷手法を用いて、所定のパターンに印刷塗布する。
【００５７】
このようにして得られたグリーンシートに、樹脂バインダー，溶剤，可塑剤より成る適当な接着剤を塗布もしくは転写し、他のグリーンシートと加圧し積層することにより一体化し、グリーンシート積層体を作製する。得られたグリーンシート積層体を所定条件で焼成することにより、セラミック構造体が得られる。
【００５８】
次に、本発明のセラミック構造体となる、グリーンシートに樹脂シートが嵌め込まれた樹脂シート−グリーンシート複合体の作製方法を説明する各工程図を図１に、本発明のセラミック構造体の製造方法を説明する各工程図を図２に示し、以下にセラミック構造体の製造方法について詳細に説明する。
【００５９】
本発明においては、加圧積層前にグリーンシート１の貫通孔３に焼成過程で熱分解する樹脂シート２を嵌め込む。これにより、加圧し積層する段階で樹脂シート２を通じて凹部もしくは空洞の底部が加圧されるため、膨らみや変形が発生しない。また、グリーンシート積層体にデラミネーションが発生しないように高い積層圧力の加圧が可能となる。なお、本発明に適用可能な凹部もしくは空洞の大きさに関しては、樹脂シート−グリーンシート複合体を作製することができる大きさであれば、微細なものから比較的大きなものまで適用可能である。
【００６０】
さらに、図２の凹部７もしくは空洞10を取り囲む側壁が薄くて弱い場合でも、加圧時や生加工時等に、凹部７もしくは空洞10の周囲の薄い側壁が変形する不具合を防ぐことができる。
【００６１】
次に、グリーンシート１の貫通孔３に樹脂シート２を嵌め込む方法を述べる。まず、貫通孔３は、打ち抜き金型の駆動部である上金型４と、打ち抜き金型の固定部である下金型６により主に構成される打ち抜き装置によって形成される。図１（ａ）に示すように、開口５が設けられた下金型６にグリーンシート１を載置し、図１（ｂ）に示すように、上金型４をグリーンシート１の上方から下方に向けて駆動することにより打ち抜き加工を行ない、図１（ｃ）に示すように貫通孔３を形成し、貫通孔３が形成されたグリーンシート１を得る。なお、打ち抜き装置は、上金型４を固定して下金型６を駆動可能としたものでもよい。
【００６２】
次に、図１（ｄ）に示すように、同じ打ち抜き装置を用いて、樹脂シート２を貫通孔３が形成されたグリーンシート１に重ね、図１（ｅ）に示すように、上金型４を駆動することにより、樹脂シート２の打ち抜きと、打ち抜かれた樹脂シート２の貫通孔３への嵌め込みを同時的に行なう。続いて、余分な部分の樹脂シート２を取り除いて、図１（ｆ）に示すように貫通孔３に樹脂シート２ａが嵌め込まれた樹脂シート−グリーンシート複合体Ａを得る。
【００６３】
続いて、表面に凹部７を有するセラミック構造体の製造方法について、図２の工程図で説明する。最上層部の樹脂シート２ａが嵌め込まれた樹脂シート−グリーンシート複合体Ａ１と、最下層部の樹脂シート２ｂが嵌め込まれた樹脂シート−グリーンシート複合体Ａ２と、メタライズ層から成る配線導体層８およびビア導体９が形成されたグリーンシートＢ１とを一括積層し、グリーンシート積層体Ｃを得る。次に、グリーンシート積層体Ｃに嵌め込まれた最上層部の樹脂シート２ａを第一の脱バインダー工程で除去した（ｃ）の状態を経て、さらに第二の脱バインダー工程によって樹脂シート２ｂを取り除く。最後に、グリーンシート積層体を第三の脱バインダー工程を経てから焼成して表面に凹部７を有するセラミック構造体Ｄを得る。
【００６４】
一方、内部に空洞10を有するセラミック構造体の場合、図２の工程図（ｃ）に示すように、樹脂シート−グリーンシート複合体に嵌め込まれた最上層部の樹脂シート２ａを第一の脱バインダー工程で除去したものを、一旦室温まで降温してから、同様にして作製した他の樹脂シート−グリーンシート複合体を必要最小限の圧力で積層して内部に空洞10を有するセラミック積層体Ｄを形成する。さらに、第二の脱バインダー工程によって樹脂シート２ｂを取り除く。最後に、グリーンシート積層体を第三の脱バインダー工程を経てから焼成して、表面の凹部および内部の空洞を有するセラミック構造体Ｄを得る。
【００６５】
このような本発明の製造方法により、表面の凹部および内部の空洞の底部が加圧されて凹部および空洞の底部の膨らみが発生することがないので、高い積層圧力の加圧が可能となり、デラミネーションが生じないセラミック構造体Ｄが作製できる。
【００６６】
なお、本発明のセラミック構造体の製造方法における、樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体の打ち抜き・嵌め込み方法を、逆転させたものを併用してもよい。即ち、図１（ｂ）のグリーンシート１の代わりに、まず、樹脂シート２を打ち抜き型で貫通し、続いて、得られた樹脂シート２の貫通孔にグリーンシート１を嵌め込んだ樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を併用してもよい。この場合、樹脂シートに打ち抜き型を用いて貫通孔を形成し、引き続いて貫通孔が形成された樹脂シート上にセラミックグリーンシートを載置して打ち抜き型を用いてセラミックグリーンシート側から押圧することによりセラミックグリーンシートの一部を樹脂シートの貫通孔に嵌め込んで樹脂シート−セラミックグリーンシート複合体を作製するため、セラミック構造体の凹部もしくは空洞の側壁を形成するためのセラミックグリーンシートに加えられる、打ち抜き金型による剪断履歴は１回で済むため、凹部もしくは空洞の側壁の変形をより抑えることが可能であり、特に優れた直角度を有する凹部もしくは空洞の側壁を実現する上で、有効な手段である。従って、凹部もしくは空洞の側壁が薄くて弱い場合でも、直角度、平面度および寸法精度が高い焼結面から形成される表面の凹部もしくは内部の空洞を有するセラミック構造体を得ることができる。
【００６７】
次に、本発明のセラミック構造体を製造する際に用いる、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の製造方法について述べる。樹脂シート２（２ａ，２ｂ）は、樹脂ビーズと、樹脂バインダーと、可塑剤および滑剤の少なくとも一方とを含むことが好ましい。樹脂シート２（２ａ，２ｂ）に求められる特性としては、打ち抜き加工性（剪断加工性）、焼成工程での熱分解性が重要であり、良好な打ち抜き加工性を得るためには粉末状の樹脂ビーズの添加が有効である。樹脂シートの打ち抜きや切断等の剪断加工の際に、樹脂ビーズ間に存在する樹脂層を介して剪断方向にクラックが生じやすいため剪断加工が容易にできる。
【００６８】
また、剪断方向以外に生じたクラックの伝播が樹脂ビーズの存在で抑えられるため、剪断方向以外へのクラック伝播を抑制し、所望の形状に剪断加工できることより、貫通孔と略同形状の樹脂シートの嵌め込みが可能となるので、グリーンシートを加圧し積層した際にグリーンシートの変形を防止できる。
【００６９】
さらに、可塑剤および滑剤の少なくとも一方を含むことで、加工性をより一層向上させることが可能となる。可塑剤を含むことで、樹脂シートに柔軟性や可撓性を付与することができる。また、滑剤を含むことで、樹脂シートの剪断加工時に樹脂同士もしくは樹脂ビーズ間の滑りが良くなることから、剪断加工性が向上するとともに、樹脂シートの伸度を抑えることができるので寸法精度の高い加工が可能となる。
【００７０】
樹脂ビーズは、焼成時に良好な熱分解挙動を示すものであれば特に制限されないが、アクリル系，α−メチルスチレン系等が好ましい。また、樹脂ビーズの平均粒径は１〜20μｍが好ましい。平均粒径が１μｍ未満の場合、樹脂ビーズの凝集が問題となり、平均粒径が20μｍを超える場合、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の表面に突起が生じ易い。なお、樹脂ビーズとして中空構造のものを使用しても良い。この場合、脱脂の際に、樹脂ビーズの樹脂分が少なくて済むのでグリーンシートへのシートアタックが減少するという利点がある。
【００７１】
また、樹脂ビーズは、耐溶剤性の観点から架橋反応が生じたものが好ましい。但し、過度に架橋反応が進行している場合、熱分解性が劣化する傾向がある。
【００７２】
樹脂ビーズおよび樹脂バインダーを、トルエン，ベンゼン，キシレン等の芳香族炭化水素系、酢酸エチル，酢酸ブチル，酢酸イソブチル等のエステル系、メチルイソブチルケトン，メチルエチルケトン，アセトン等のケトン系、ヘキサン，ヘプタン等の脂肪族炭化水素系、ジエチルエーテル，ジプロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系、メタノール，エタノール，イソプロピルアルコール，ブタノール等のアルコール系、エチルセルソルブ等のセルソルブ系等から選ばれる１種若しくは２種以上の有機溶剤中に分散させる。
【００７３】
樹脂シート２（２ａ，２ｂ）に使用する樹脂バインダーとしては、熱分解性が優れるものであればよく、アクリル系，α−メチルスチレン系等が好ましい。アクリル樹脂としては、アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。このようなものとして，メチルアクリレート，メチルメタクリレート，エチルアクリレート，エチルメタクリレート，ｎ−プロピルアクリレート，ｎ−プロピルメタアクリレート，イソプロピルアクリレート，イソプロピルメタクリレート，ｎ−ブチルアクリレート，ｎ−ブチルメタクリレート，イソブチルアクリレート，イソブチルメタクリレート，ｔ−ブチルアクリレート，ｔ−ブチルメタクリレート，シクロヘキシルアクリレート，シクロヘキシルメタクリレート，２−エチルヘキシルアクリレート，２−エチルヘキシルメタクリレート等がある。
【００７４】
これらのアクリル樹脂のうち、必要に応じて単独または２種以上を適宜選択して使用することができる。その中でも、イソブチルメタクリレート系（ＩＢＭＡ）やメチルメタクリレート系（ＭＭＡ）樹脂バインダーの単体若しくは共重合体が特に好ましい。また、熱分解性を損なわない範囲内であれば、アクリル樹脂と共重合が可能である、スチレン，α−メチルスチレン，アクリロニトリル，エチレン等を適宜導入しても良い。これらの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。
【００７５】
さらに、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）に柔軟性や可とう性を与えるために加えられる可塑剤としては、樹脂シートの熱分解性を損なわないものであればよく、例えば、ジメチルフタレート，ジブチルフタレート，ジ−２−エチルヘキシルフタレート，ジヘプチルフタレート，ジ−ｎ−オクチルフタレート，ジイソノニルフタレート，ジイソデシルフタレート，ブチルベンジルフタレート，エチルフタリルエチルグリコレート，ブチルフタリルブチルグリコレート等のフタル酸エステル系や、ジ−２−エチルヘキシルアジペート，ジブチルジグリコールアジペート等の脂肪族エステル系があり、これらの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。中でもジブチルフタレート（ＤＢＰ），ジ−２−エチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ）等のフタル酸系エステル等の可塑剤が好ましい。
【００７６】
さらに、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の剪断加工性を向上させるために加えられる滑剤としては、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解性を損なわないものであればよく、例えば、ジエチレングリコール，トリエチレングリコール，ポリエチレングリコール，ジエチレングリコールメチルエーテル，トリエチレングリコールメチルエーテル，ジエチレングリコールエチルエーテル，ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル，トリエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル，エチレングリコールフェニルエーテル，エチレングリコール−ｎ−アセテート，ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル，ジエチレングリコールモノビニルエーテル等のエチレングリコール系、ジプロピレングリコール，トリプロピレングリコール，ポリプロピレングリコール，ジプロピレングリコールメチルエーテル，トリプロピレングリコールメチルエーテル，ジプロピレングリコールモノエチルエーテル，ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル，トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル，プロピレングリコールフェニルエーテル，エチレングリコールベンジルエーテル，エチレングリコールイソアミルエーテル等のプロピレングリコール系、グリセリン，ジグリセリン，ポリグリセリン等のグリセリン系等が挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも１種を含有する。中でもポリエチレングリコール（ＰＥＧ），グリセリンが好ましい。
【００７７】
これら可塑剤や滑剤は必要最小限の添加量に止めることが好ましい。例えば、樹脂シートが接触する部位に微細な配線導体等の導体部が形成されている製品の焼成時において、溶融した樹脂シート２（２ａ、２ｂ）の組成物中に可塑剤や滑剤が多く残存している場合、それに接触する導体部中の樹脂バインダーを溶解させやすくなり、導体部の強度が低下することで導体部を変形させたり、断線させたりするなどの欠陥が生じるおそれがある。
【００７８】
上記有機溶剤中に、樹脂ビーズ100重量部に対し、樹脂バインダーを40〜80重量部添加し、分散させた後、可塑剤や滑剤を合計量で５〜40重量部添加して作製したスラリーを、従来周知のロールコーター，グラビアコーター，ブレードコーター等のコーティング方式により剥離剤処理を施したキャリアーシート上に塗布し、乾燥することにより樹脂シート２（２ａ，２ｂ）を得る。
【００７９】
樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解性は、それが載置されるグリーンシートに含まれる樹脂バインダーおよび樹脂シートが接する導体部に含まれる樹脂バインダーよりも優れていることが好ましい。
【００８０】
具体的には、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解性は、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）と接触するグリーンシートに含まれている樹脂バインダーよりも優れていることが好ましい。すなわち、グリーンシート中の樹脂バインダーが熱分解（脱脂）してグリーシート中の残存樹脂バインダー量が減少するに伴ってグリーンシートの強度が低下し、脆くなったグリーンシート上で遅れて樹脂シート２（２ａ，２ｂ）が熱分解した場合、加熱によって液状になった高粘度の樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の溶融物が、脱脂後に脆くなったグリーンシートの表面で沸騰に伴う上下左右への振動運動を伴いながら熱分解するため、その熱分解部分に接するグリーンシートの表面が部分的にえぐり取られることでその表面が侵食破壊される現象を解消することができる。
【００８１】
一方、樹脂シートが接触する部位に配線導体等の導体部が形成されている場合、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解性は、それと接する導体部に含まれる樹脂バインダーよりも優れていることが好ましい。より具体的には、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）と接する導体部に含まれる樹脂バインダーの20％重量減少温度を、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）が載置されるグリーンシートに含まれる樹脂バインダーの20％重量減少温度以上になるように設定すれば良い。これによって、焼成の際に樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の大半が熱分解した後に、導体部に含まれる導体ペースト用の樹脂バインダーの熱分解が開始されるため、大量の溶融した樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の組成物が残存している段階では、それに接触する導体部中の樹脂バインダーは熱分解を開始していないことから、導体部の強度が十分維持される。従って、溶融した樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の組成物が導体部中の樹脂バインダーを溶解させることで導体部を変形させたり、断線させたりするなどの欠陥のない信頼性の高いセラミック構造体を作製することが可能となる。
【００８２】
次に、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解性について詳細に説明する。樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の熱分解は、最上層部２ａから順に下層部に向けて熱分解を開始し、最終的に最下層部２ｂで熱分解が完了することが好ましい。即ち、樹脂シート２の最上層部２ａは、最下層部２ｂよりも熱分解性の点で優れていることが好ましい。
【００８３】
樹脂シート２の最上層部２ａと最下層部２ｂの熱分解性に差を持たせることによる効果について、（１）表面に凹部７を有するセラミック構造体の場合、（２）内部に空洞10を有するセラミック構造体の場合に分けて説明する。
【００８４】
（１）の場合、図２の工程図（ｃ）に示すように、グリーンシート積層体Ｃに嵌め込まれた最上層部の樹脂シート２ａが第一の脱バインダー工程で除去される工程では、最下層部の樹脂シート２ｂに隣接するグリーンシートおよび導体部は樹脂シート２ｂで保護されているため、樹脂シート２ａの熱分解過程で生じる溶融物によるダメージを受けることなく樹脂シート２ａを熱分解させることが可能となる。続く第二の脱バインダー工程によって最下層部の樹脂シート２ｂを取り除くことで、樹脂シート２ｂに隣接するグリーンシートおよび導体部は樹脂シート２の溶融物によるダメージを最小限に抑えることが可能となる。これらの効果は、グリーンシートの凹部７に嵌め込まれる樹脂シート２の量が多い場合に特に顕著である。
【００８５】
一方（２）の場合も、図２の工程図（ｃ）に示すように、グリーンシート積層体Ｃに嵌め込まれた最上層部の樹脂シート２ａを第一の脱バインダー工程で除去することで、最下層部の樹脂シート２ｂに隣接するグリーンシートおよび導体部は樹脂シート２ｂで保護されているため、樹脂シート２ａの熱分解過程で生じる溶融物によるダメージを受けることなく樹脂シート２ａを熱分解させることが可能となる。さらに、得られた樹脂シート−グリーンシート複合体を一旦室温まで降温してから、同様にして作製した他の樹脂シート−グリーンシート複合体を、空洞10に樹脂シート２ｂが存在した状態で必要最小限の圧力で積層することによって、変形させることなく内部に空洞10を有するセラミック積層体Ｄを形成することができる。
【００８６】
即ち、好ましくはグリーンシート積層体Ｃに含まれる樹脂バインダーのガラス転移温度よりも低い温度まで降温し、空洞10に樹脂シート２ｂが存在した状態で他の樹脂シート−グリーンシート複合体を必要最小限の圧力で積層することで、積層時の圧力変形を受けることなく内部に空洞10を有するセラミック積層体を形成することができる。続いて、第二の脱バインダー工程によって最下層部の樹脂シート２ｂを取り除くことで、樹脂シート２ｂに隣接するグリーンシートおよび導体部は樹脂シート２の溶融物によるダメージを最小限に抑えることが可能となる。
【００８７】
これらの効果も、グリーンシートの空洞10に嵌め込まれる樹脂シート２の量が多い場合に特に顕著であり、前述した樹脂シート２の熱分解時の溶融物による悪影響を抑える効果に加えて、溶融物が熱分解する際に大量に発生する分解ガスによる悪影響も抑えることができる。即ち、樹脂シート２ａを除去しないで他の樹脂シート−グリーンシート複合体を積層し、樹脂シート２で充填された空洞10を有するグリーンシート積層体を焼成した場合、樹脂シート２全体が同時に熱分解を開始することで大量の溶融物が一気に発生するため、空洞10の周辺部位を変形させる不具合が発生しやすくなる。
【００８８】
また、樹脂シート２の熱分解ガスも一気に大量に発生するため、その圧力で空洞10を取り囲むグリーンシート部分がダメージを受ける不具合が生じる場合がある。例えば、空洞10を塞ぐ上部の樹脂シート−グリーンシート複合体にクラックが発生することや変形が生じる不具合が生じる場合がある。従って、第一の脱バインダー工程で樹脂シート２の一部を除去した後に他の樹脂シート−グリーンシート複合体を積層して空洞10を有するグリーンシート積層体を形成した後、残る最下層部の樹脂シート２ｂを第二の脱バインダー工程で除去することによって、樹脂シート２を段階的に穏やかな条件で熱分解させることが可能となり、これらの不具合を防ぐことが可能となる。
【００８９】
このように樹脂シート２の熱分解性に差を持たせる手段として、最上層部２ａと最下層部２ｂを構成する樹脂ビーズおよび樹脂バインダーの組合せおよびその種類を変えることがある。即ち、最上層部の樹脂シート２ａの材料は最下層部の樹脂シート２ｂよりも熱分解性に優れたものを選定する。また、上述したように熱分解性に差を持たせるように樹脂シート２ａ，２ｂを個別に作製して組み合わせる方法に加えて、最下層部の樹脂シート２ｂの上部にテープ成形やコーティング等の手法によって最上層部の樹脂シート２ａを形成することで、樹脂シート２内部において熱分解性を傾斜的に変化させた樹脂シート２を用いても構わない。
【００９０】
なお、樹脂シート２ａ，２ｂの厚みについては、樹脂シート２ａが樹脂シート２ｂよりも厚いことが好ましい。つまり、最下層部の樹脂シート２ｂは、最上層部の樹脂シート２ａが第一の脱バインダー工程で熱分解している段階では、最下層部の樹脂シート２ｂの直下に存在するグリーンシートおよび導体部を保護するために、ある程度シート状態を保持していることが好ましいが、より好ましくは、第一の脱バインダー工程において、シート状態を最低限維持できる最小厚みの樹脂シート２ｂ上で、樹脂シート２ａを含む樹脂シート２の大部分を熱分解除去することである。これにより、第二の脱バインダー工程の際、樹脂シート２ｂの溶融物量を抑えることによって、その直下にあるグリーンシートや導体部への種々の不具合を防ぐことができる。
【００９１】
また、樹脂シート２ａ，２ｂを合わせた樹脂シート２の厚みｔ２は、表面の凹部７および内部の空洞10を形成するグリーンシートの厚みｔ１と同程度に設定することで均圧積層することができ、好ましい。実際は、積層圧力，積層温度等の積層条件によって、樹脂シート厚みｔ２とグリーンシート厚みｔ１との厚みバランスの最適比は若干異なるが、ｔ２が0.3ｔ１〜1.1ｔ１であることが好ましく、均圧積層の観点からは、より好ましくはｔ２が0.9ｔ１〜1.0ｔ１である。
【００９２】
さらに、樹脂シート２は、グリーンシートの凹部７となる部位および空洞10となる部位に形成された貫通孔に載置されるが、その貫通孔の少なくとも底面全面に樹脂シート２下面が接するように載置または設置されるのがよい。この場合、貫通孔の底面全面に積層圧力を加えることができ、その底面の変形を防止することができる。また、上記貫通孔の少なくとも底面全面および内側面の下側全周に、樹脂シート２の下面および側面が接するように、樹脂シート２が載置または設置されるのがよい。この場合、上記貫通孔の側面側が弱い場合であっても、積層圧力による貫通孔の側面側の変形や破壊を防ぐことができる。さらには、上記貫通孔の底面全面および内側面全周に、樹脂シート２の下面および側面が接するように、樹脂シート２が載置または設置される（充填される）のがよい。この場合、上記貫通孔の内面全面の変形を防ぐことができる。
【００９３】
一方、内部に空洞10を有するセラミック構造体の場合、セラミック積層体Ｃ上に他の樹脂シート−グリーンシート複合体を積層する際、空洞10に樹脂シート２ｂを存在させることで、空洞10周辺の圧力変形抑制効果が得られるように樹脂シート２ｂの厚みを設定する。この際、樹脂シート２ｂの厚みを過大に設定し、結果的に樹脂シート２ｂの嵌め込み量が多くなった場合、一気に大量の熱分解ガスが発生することで空洞10周辺部の上部の樹脂シート−グリーンシート複合体等にダメージを与える場合があるため、樹脂シート２ａ，２ｂの厚みバランスを十分考慮することが好ましい。
【００９４】
なお、図２の実施の形態では、樹脂シート２が最上層部の樹脂シート２ａと最下層部の樹脂シート２ｂとから成る場合について説明したが、最上層部の樹脂シート２ａと最下層部の樹脂シート２ｂとの間に、他の樹脂シートが設けられていてもよい。その場合、他の樹脂シートは、熱分解性が樹脂シート２ａ，２ｂのいずれか一方と同じであるか、樹脂シート２ａ，２ｂの中間的な熱分解性を有するものであることが好ましい。
【００９５】
以上のことから、本発明において、グリーンシート積層体を形成する各材料の熱分解性は、Ｎ２雰囲気中、昇温速度10℃／分で600℃まで熱重量示差熱分析（TG/DTA）を差動型高温熱天秤（理学電機（株）製「TG8120」）で行なった場合、樹脂シート２の最上層部の80％重量減少温度をＴａ℃、最下層部の80％重量減少温度をＴｂ℃、樹脂シート２が載置されるグリーンシートに含まれる樹脂バインダーの20％重量減少温度をＴｃ℃としたときに、Ｔａ＜Ｔｂ≦Ｔｃの関係を満たすことが好ましい。また、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）が600℃以下において99重量％以上熱分解することが好ましい。
【００９６】
一方、樹脂シート２が接触する部位に配線導体等の導体部が形成されている場合、導体部に含まれる樹脂バインダーの20％重量減少温度をＴｃ℃以上に設定することが好ましい。
【００９７】
なお、本発明のセラミック構造体の焼成時における脱バインダー工程の温度プロファイルは、大半の樹脂シート２ａが熱分解する温度であるＴａ℃付近を所定時間、例えば１時間から６時間維持して十分に樹脂シート２ａを熱分解除去する第一の脱バインダー工程と、続けてＴｂ℃を所定時間、例えば１時間から６時間維持して十分に樹脂シート２ｂを熱分解除去する第二の脱バインダー工程と、続けてＴｃ℃を超える温度を所定時間、例えば１時間から６時間維持して行なう第三の脱バインダー工程に分けて行なうことが好ましい。このような保持時間は、樹脂バインダーの量および材料によって上記範囲内で変化するものである。
【００９８】
これにより、大部分の樹脂シート２（２ａ，２ｂ）を熱分解させた後に、グリーンシートおよび導体部の樹脂バインダーが熱分解を開始することが可能となり、樹脂シート２（２ａ，２ｂ）の溶融物が残存する段階では、グリーンシートおよび導体部中の樹脂バインダーは熱分解を開始していないことから、十分な強度を維持できる。そのため、樹脂シート２（２ａ、２ｂ）の溶融物がそれに接触するグリーンシートおよび導体部を侵食破壊することを防ぐことができる。また、Ｔｃ℃を超える温度を所定時間維持することで、グリーンシートおよび導体部の樹脂バインダーも十分に熱分解させることができる。
【００９９】
このようにして得られた本発明によるセラミック構造体の表面の凹部７および内部の空洞10は、その内面が焼結されたままの焼結面から成る状態において、長手方向に垂直な断面における断面積の偏差が±５％以下、内面の平面度が30μｍ以下であり、さらに、凹部および空洞は長手方向に垂直な断面における断面形状が四角形であるとともに、底面の平面度が30μｍ以下、内側面の平面度が30μｍ以下であり、さらに、長手方向に垂直な断面における底面と内側面との間の角部の曲率半径が50μｍ以下、内側面と底面とのなす角度が90°±３°である。ここで言う平面度とは、日本工業規格に定義されたものに基づいたものである（例えば、参考文献１：「ＪＩＳ工業用語大辞典（第４版）」，ｐ1747，1995年、参考文献２：「ＪＩＳ  Ｂ6191（工作機械−静的精度試験方法および工作精度試験方法通則）」，ｐ20〜26，1999年参照）。
【０１００】
このように本発明のセラミック構造体における凹部もしくは空洞は、高い直角度、平面度および寸法精度を有する焼結面から成るため、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無い。従って、表面の凹部もしくは内部の空洞に電子部品等を搭載する場合、ボンディング不良等の不具合を防ぐことができる。さらに、本発明のセラミック構造体における凹部もしくは空洞は断面積の偏差が小さいため、流体の流路としてセラミック構造体をマイクロ化学チップ等とする場合は、流量や流速を一定にすることが可能となる。一方、曲率半径もまさに設計通りのセラミック構造体を得ることができるため、表面の凹部もしくは内部の空洞に電子部品等を搭載する場合、凹部もしくは空洞の有効体積を最大化できるため電子部品等の搭載密度を高めることができる。さらに、内部の空洞を流体の流路とする場合は、設計通りの流量や流速を実現することが可能なる。
【０１０１】
なお、本発明のセラミック構造体における凹部もしくは空洞は、高い直角度、平面度および寸法精度を有する焼結面から成るため、切削や表面処理等の特別な平坦化処理を行なう必要が無いものであるが、さらに凹部もしくは空洞の内面に軽く研磨処理や切削処理を施してもよい。その場合、さらに高い直角度、平面度および寸法精度が得られることとなる。さらには、本発明のセラミック構造体をマイクロ化学チップとして使用する場合は、各種化学薬品等に対する耐性，濡れ性，撥水性，表面張力，構成成分の溶出，表面の極性，表面の官能基等、被処理流体に影響を与える要因を考慮して各種表面処理を施してもよい。
【０１０２】
このような本発明による、表面の凹部７および内部の空洞10の少なくとも一方を有する複雑な形状のセラミック構造体の用途例としてマイクロ化学チップが挙げられる。微細加工技術の進展に伴い、化学，生化学における分析，生産のための操作や反応を微細加工されたチップ等を用いてフローシステムを構築する開発が進んでおり、マイクロフルイディクス，μ−ＴＡＳ（Micro Total Analysis System），ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；微小電子機械システム），ＢｉｏＭＥＭＳ（Bio Micro Electro Mechanical Systems）等の分野に応用されつつある。
【０１０３】
例えば、μ−ＴＡＳでは、一般的に10センチから数センチ角程度以下のガラス，シリコン，セラミック等のチップ表面に溝を形成し、その溝中に被処理流体を流して、分離，分析，反応，生産，精製，遺伝子解析等を行なっている。フローシステムの微小化は、被処理流体量の低減化，迅速化，比表面積の増加による効率向上化，生産性向上化等に有効である。
【０１０４】
フローシステムは流路，ポンプなどの送液機構，液溜め，弁，屈曲管，分岐管，合流管，拡大管，反応槽，分離領域，検出用フローセル，加熱部，冷却部，ｐＨ調整部，レーザ照射部，放射線照射部，検査部等から構成される。また、電極，電子回路，各種センサー，各種アンテナ等を搭載することで被処理流体の電気泳動，各種データの無線による送信等も可能である。
【０１０５】
さらに、機械，電子，光，化学，生化学等の複合機能を一体化，集積化するためには、同一基板上にメタライズ配線や流路等の凹部構造を混在させて形成する技術や複数基板を積層する技術が重要である。これらの技術は、セラミック多層配線基板やセラミック積層型電子部品等のセラミック構造体の製造方法においては一般的に行われていることであり、本発明はこれら従来技術を応用したものである。
【０１０６】
なお、本発明のマイクロ化学チップはセラミック構造体であるが、化学的耐久性，透明性，電気絶縁性等に優れた他の材料で形成したマイクロ化学チップを組み合わせてもよい。例えば、ガラス，石英ガラス等のガラス類、アクリル系樹脂，ポリカーボネート，シリコーンゴム等の樹脂類、これらの複合材料、もしくはこれらの組合せによって形成したものが挙げられる。これらの材料は、酸，アルカリ，各種化学薬品等に対する耐性，濡れ性，撥水性，表面張力，構成成分の溶出，表面の極性，表面の官能基等、被処理流体に影響を与える要因を考慮して選択することが好ましい。
【０１０７】
本発明で用いられる被処理流体としては、純水，各種水溶液，コロイド液，懸濁液，血液，尿，体液，核酸類（ＤＮＡ，ＲＮＡ等），蛋白質類（抗原，抗体，レクチン，アドヘシン，各種生理活性物質の受容体，ペプチド等），糖類，細胞，各種培養液，培養抽出液，反応液，有機溶媒，各種化学薬品およびそれらの混合液等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【０１０８】
一方、このような本発明による、表面の凹部７および内部の空洞10の少なくとも一方を有する複雑な形状のセラミック構造体の他の用途例としては以下のようなものが挙げられる。
【０１０９】
例えば、
（１）凹部７や空洞10の内面に導体層を形成して成る導波管や導波管回路基板、または凹部７や空洞10に導体を充填して成る回路配線やコンデンサ，インダクタンス等を有する配線基板、
（２）（１）の導波管回路基板や配線基板を用いた、ＬＳＩ等の半導体集積回路素子，水晶振動子等の圧電振動子，フォトダイオードやＣＣＤ素子等の受光素子，各種センサー素子，各種電子部品等を収納するための電子部品収納用パッケージ、
（３）（１）の導波管、導波管回路、配線基板を用いたミリ波回路、ミリ波回路を用いた自動車等用のミリ波レーダー、
（４）凹部７の底面に導体層が形成されるとともに凹部７の内側に誘電体線路が設置され、凹部７が導体板で塞がれて成る非放射性誘電体線路、それを用いた自動車等用のミリ波レーダー、
（５）内部に酸素ガス，水素ガス，アルコール，炭化水素ガス等が流通するための流路が形成された燃料電池や燃料電池用改質器、
（６）圧電材料から成り、内部に形成された空洞10や流路からインクを圧電効果により外部に放出するインクジェットプリンターヘッド、
（７）圧電材料から成り、凹部７や空洞10を形成して成るアクチュエーター等の圧電素子、
（８）凹部７や空洞10の内面に電子部品等を搭載するための導体層が形成された光学用途の部品，基板、凹部７や空洞10によって光路が形成された光学用途の部品，基板、
（９）内部にフラクタル構造の複数の空洞10が形成された電波吸収体、
（10）ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等のハニカム形状の空洞10が形成されたフィルター類、
（11）ＰＤＰ（Plasma Display Panel），ＦＥＤ（Field Emission Display）等の背面板等の多数の凹部７が形成されたディスプレイ部品、
がある。
【実施例】
【０１１０】
本発明のセラミック構造体およびマイクロ化学チップの実施例を以下に説明する。
【０１１１】
（実施例１）
表面に凹部７を有するセラミック構造体
［１．グリーンシートの準備］
ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＺｎＯ，Ｂ2Ｏ3からなるガラスセラミック原料粉末100重量部に対して、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物のバインダーを11重量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを５重量部添加し、トルエンを有機溶剤としてボールミルにより36時間混合しスラリーを調製した。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により成形、乾燥して、厚さ75μｍ、25μｍのグリーンシートを作製した。次に、このグリーンシートに直径50μｍの貫通孔（スルーホール）をパンチングで形成した。
【０１１２】
続いて、下記スルーホール充填用の導体ペーストを、グリーンシートに形成されたスルーホールにスクリーン印刷法によって充填した。次に、下記配線用の導体ペーストを用いてスクリーン印刷法によって、それぞれ膜厚15μｍの配線パターンを印刷塗布し、続いて温風乾燥炉を用いて80℃で１時間乾燥させてメタライズ配線を形成した。
【０１１３】
［２．導体ペーストの作製］
（２−１）スルーホール充填用の導体ペースト（ビア導体形成用の導体ペースト）
Ｃｕ粉体100重量部に対し、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物の樹脂バインダーを（グリーンシートと共通のものを使用）２重量部、テルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートの混合溶剤を４重量部、フタル酸エステル系の可塑剤（ＤＯＰ：ジ−２−エチルヘキシルフタレート，ＤＢＰ：ジブチルフタレートの混合物）を２重量部添加し、これらを攪拌して混合した。その後、Ｃｕ粉体および樹脂バインダー等の凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合して導体ペーストを調製した。
【０１１４】
（２−２）配線用の導体ペースト
Ｃｕ粉体100重量部に対し、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物の樹脂バインダーを（グリーンシートと共通のものを使用）３重量部、テルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートの混合溶剤を10重量部、フタル酸エステル系の可塑剤（ＤＯＰ，ＤＢＰの混合物）を10重量部添加し、これらを攪拌して混合した。その後、Ｃｕ粉体および樹脂バインダー等の凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合して導体ペーストを調製した。
【０１１５】
［３．樹脂シートの作製］
架橋イソブチルメタクリレートの樹脂ビーズ100重量部に対して、樹脂バインダーとしてイソブチルメタクリレート55重量部、ＤＯＰ５重量部、ポリエチレングリコール５重量部、メチルイソブチルケトン150重量部を加えた組成物を混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により成形し、乾燥して厚さ75μｍの樹脂シート２ａを作製した。
【０１１６】
同様に、架橋ｎ−ブチルメタクリレートの樹脂ビーズ100重量部に対して、樹脂バインダーとしてｎ−ブチルメタクリレート55重量部、ＤＯＰ５重量部、ポリエチレングリコール５重量部、メチルイソブチルケトン150重量部を加えた組成物を混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により成形し、乾燥して厚さ25μｍの樹脂シート２ｂを作製した。
【０１１７】
［４．凹部７を有するセラミック構造体の作製］
樹脂シート２ａ，２ｂを用いて図２のグリーンシート積層体を形成した。即ち、図１の打ち抜き法によって、グリーンシートＡ１（縦50ｍｍ×横50ｍｍ×厚さ75μｍ、貫通孔部分：縦50ｍｍ×横0.1ｍｍ×深さ75μｍ）およびグリーンシートＡ２（縦50ｍｍ×横50ｍｍ×厚さ25μｍ、貫通孔部分：縦50ｍｍ×横0.1ｍｍ×深さ25μｍ）に樹脂シート２ａ，２ｂをそれぞれ嵌め込んだ。
【０１１８】
続いて、アクリル樹脂，溶剤，フタル酸エステル系の可塑剤より成る接着剤を塗布したグリーンシートＡ１，Ａ２および厚さ100μｍであるグリーンシートＢ１を4.9ＭＰａの圧力で積層することにより、３枚のグリーンシートを一体化し、内部配線を有するグリーンシート積層体を作製した。
【０１１９】
次に、このグリーンシート積層体を、Ａｌ2Ｏ3系セッターに載置して窒素，水素，水蒸気の混合雰囲気焼成炉内にて、樹脂シート２ａの80％重量減少温度Ｔａ℃付近である310℃で３時間保持して、十分に樹脂シート２ａの除去を行なった後、樹脂シート２ｂの80％重量減少温度Ｔｂ℃付近である330℃で３時間保持して、十分に樹脂シート２ｂの除去を行なった。
【０１２０】
その後、さらにグリーンシートに含まれる樹脂バインダーの20％重量減少温度Ｔｃ℃を超える温度領域である850℃を３時間保持して、さらに脱バインダーを行ない、続けて950〜1000℃で焼成することで、凹部７を有するセラミック構造体を作製した。
【０１２１】
（比較例１）
樹脂シート２ａ，２ｂを嵌め込まない以外は実施例１と同様にしてセラミック構造体を作製した。
【０１２２】
（比較例２）
比較例１で作製したセラミック構造体の凹部７の底面および内側面を、直径30μｍのガラスビーズを用いて圧力２ｋｇ／ｃｍ２のブラスト処理を行ない、表面研磨処理を行なった。
【０１２３】
表１に得られたセラミック構造体の評価結果を示す。まず、凹部７を構成する面（底面および内側面）の平面度は、日本工業規格に定義されたものに基づき、高速三次元形状測定システム（「EMS98AD-3D100XY」コムス社製）を用いて評価した。なお、内側面の平面度は構成する２面の平面度を平均して示した。また、凹部７を構成する面同士（底面および内側面）の間の角部の曲率半径を、測定顕微鏡（「MM-60」ニコン社製）で観察しながら測定した結果を平均値で示した。また、凹部７の内側面と底面とのなす角度を測定顕微鏡（「MM-60」ニコン社製）に分度器表示目盛を装着して測定して結果を示した。以上の測定結果を基に、凹部の長手方向に垂直な断面の断面積を10ｍｍ間隔で５箇所について計算し、偏差を示した。
【表１】
2006181741.tif 000003
【０１２４】
表１より、実施例１では、樹脂シート２を嵌め込んだ状態で加圧積層を行なったため変形が抑制されて、凹部７を形成する全ての面において、平面度30μｍ以内、曲率半径50μｍ以内、角度90°±３°以内、凹部断面積偏差±５％以内である、優れた平面度、直角度および寸法精度のセラミック構造体を得ることができた。
【０１２５】
一方、比較例１では、樹脂シート２を充填しなかったため、加圧積層時に凹部７の側壁が押しつぶされて内側面が膨らむことで変形したため平面度が大きくなった。それに伴い、凹部７を構成する面同士の曲率半径も大きくなり、直角度も低下し、凹部断面積偏差も大きくなった。
【０１２６】
従って、このような凹部７をマイクロ化学チップの流路等に用いた場合、流速が一定しないという不具合が生じる恐れがある。
【０１２７】
また、比較例２では、ブラスト表面処理を施したため、変形部分が切削されて、凹部７を形成する全ての面において、平面度30μｍ以内、角度90°±３°以内、凹部断面積偏差±５％以内を実現することができたが、曲率半径は50μｍ以上であった。
【０１２８】
（実施例２）
内部に空洞10を有するセラミック構造体
［１．グリーンシートの準備］
ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＺｎＯ，Ｂ2Ｏ3からなるガラスセラミック原料粉末100重量部に対して、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物の樹脂バインダーを11重量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを５重量部添加し、トルエンを有機溶剤としてボールミルにより36時間混合しスラリーを調製した。得られたスラリーを用いてドクターブレード法により成形、乾燥して厚さ75μｍ、25μｍのグリーンシートを作製した。次に、このグリーンシートに直径50μｍのスルーホールをパンチングで形成した。
【０１２９】
続いて、下記スルーホール充填用の導体ペーストを、グリーンシートに形成されたスルーホールにスクリーン印刷法によって充填した。次に、下記配線用の導体ペーストを用いてスクリーン印刷法によって、それぞれ膜厚15μｍの配線パターンを印刷塗布し、続いて温風乾燥炉を用いて80℃で１時間乾燥させてメタライズ配線を形成した。
【０１３０】
［２．導体ペーストの作製］
（２−１）スルーホール充填用の導体ペースト（ビア導体形成用の導体ペースト）
Ｃｕ粉体100重量部に対し、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物のバインダーを（グリーンシートと共通のものを使用）２重量部、テルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートの混合溶剤を４重量部、フタル酸エステル系の可塑剤（ＤＯＰ，ＤＢＰの混合物）を２重量部添加し、これらを攪拌して混合した。その後、Ｃｕ粉体および樹脂バインダー類の凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合して導体ペーストを調製した。
【０１３１】
（２−２）配線用の導体ペースト
Ｃｕ粉体100重量部に対し、メチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合組成物のバインダーを（グリーンシートと共通のものを使用）３重量部、テルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートの混合溶剤を10重量部、フタル酸エステル系の可塑剤（ＤＯＰ，ＤＢＰの混合物）を10重量部添加し、これらを攪拌して混合した。その後、Ｃｕ粉体および樹脂バインダー類の凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合して導体ペーストを調製した。
【０１３２】
［３．樹脂シートの作製］
架橋イソブチルメタクリレートの樹脂ビーズ100重量部に対して、樹脂バインダーとしてイソブチルメタクリレート55重量部、ＤＯＰ５重量部、ポリエチレングリコール５重量部、メチルイソブチルケトン150重量部を加えた組成物を混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により成形し、乾燥して厚さ75μｍの樹脂シート２ａを作製した。
【０１３３】
同様に、架橋ｎ−ブチルメタクリレートの樹脂ビーズ100重量部に対して、樹脂バインダーとしてｎ−ブチルメタクリレート55重量部、ＤＯＰ５重量部、ポリエチレングリコール５重量部、メチルイソブチルケトン150重量部を加えた組成物を混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により成形し、乾燥して厚さ25μｍの樹脂シート２ｂを作製した。
【０１３４】
［４．内部に空洞10を有するセラミック構造体の作製］
樹脂シート２ａ，２ｂを用いて図２のグリーンシート積層体を形成した。即ち、図１で示した打ち抜き法によって、グリーンシートＡ１（縦50ｍｍ×横50ｍｍ×厚さ75μｍ、貫通孔部分：縦50ｍｍ×横0.1ｍｍ×深さ75μｍ）およびグリーンシートＡ２（縦50ｍｍ×横50ｍｍ×厚さ25μｍ、貫通孔部分：縦50ｍｍ×横0.1ｍｍ×深さ25μｍ）に樹脂シート２ａ，２ｂをそれぞれ嵌め込んだ。
【０１３５】
続いて、アクリル樹脂，溶剤，フタル酸エステル系の可塑剤より成る接着剤を塗布したグリーンシートＡ１，Ａ２および厚さ100μｍであるグリーンシートＢ１を4.9ＭＰａの圧力で積層することにより、３枚のグリーンシートを一体化し、内部配線を有するグリーンシート積層体を作製した。
【０１３６】
次に、この積層体を、Ａｌ2Ｏ3系セッターに載置して窒素，水素，水蒸気の混合雰囲気焼成炉内にて、樹脂シート２ａの80％重量減少温度Ｔａ℃付近である310℃で３時間保持して、十分に樹脂シート２ａの除去を行なった後、一旦室温まで降温してから、別途用意したグリーンシート積層体（Ａ１，Ａ２，Ｂ１から構成され、上記と同様にして樹脂シート２ａの除去を行ない、降温したもの）を0.5ＭＰａの圧力で積層した。得られた内部に空洞10を有するセラミック積層体に対し、樹脂シート２ｂの80％重量減少温度Ｔｂ℃付近である330℃で３時間保持して、十分に樹脂シート２ｂの除去を行なった後、さらにグリーンシートに含まれる樹脂バインダーの20%重量減少温度Tｃ℃を超える温度領域である850℃を３時間保持してさらに脱バインダーを行ない、続けて950〜1000℃で焼成することで、種々の大きさの空洞10を有するセラミック構造体を作製した。
【０１３７】
（比較例３）
樹脂シート２ａ，２ｂを嵌め込まない以外は実施例２と同様にしてセラミック構造体を作製した。
【０１３８】
（比較例４）
比較例２で作製したセラミック構造体の空洞10の内面を、直径30μｍのガラスビーズを用いて圧力２ｋｇ／ｃｍ２のブラスト処理を行ない、表面研磨処理を行なった。方法として、空洞10の貫通した一方の端部から、ブラスト材を注入する方式で行なった。
【０１３９】
［５．空洞10を流路とするマイクロ化学チップの流速測定］
実施例２、比較例３および比較例４で作製した内部に空洞10を有するセラミック構造体の空洞10に純水300ｃｃを通液した。通液方法としては、空洞10の貫通した一方の端部にシリコンゴムを接着剤で接合し、ギアポンプを介して純水を注入する方式を採用した。なお、ギアポンプは通常使用での純水吐出量変化の偏差が±５％以内のものを使用した。空洞10の貫通した他方の端部から溶出する純水の流量を測定し、その最大変化率を表２に示した。
【０１４０】
表２に得られたセラミック構造体の評価結果を示す。まず、空洞10を構成する面（底面および内側面）の平面度は、日本工業規格に定義されたものに基づき、高速三次元形状測定システム（「EMS98AD-3D100XY」コムス社製）を用いて評価した。なお、内側面の平面度は構成する３面の平面度を平均して示した。また、空洞10を構成する面同士の間の角部の曲率半径を、測定顕微鏡（「MM-60」ニコン社製）で観察しながら測定した結果を平均値で示した。また、空洞10の内側面と底面とのなす角度を測定顕微鏡（「MM-60」ニコン社製）に分度器表示目盛を装着して測定して結果を示した。以上の測定結果を基に、空洞10の長手方向に垂直な断面の断面積を10ｍｍ間隔で５箇所について計算し、偏差を示した。
【表２】
2006181741.tif 000004
【０１４１】
表２より、実施例２では、樹脂シート２を嵌め込んだ状態で加圧積層を行なったため変形が抑制されて、空洞10を形成する全ての面において、平面度30μｍ以内、曲率半径50μｍ以内、角度90°±３°以内、空洞断面積偏差±５％以内である、優れた平面度、直角度および寸法精度のセラミック構造体を得ることができた。それに伴い、純水の流量変化率も小さく、マイクロ化学チップとして有用であることが判明した。
【０１４２】
一方、比較例３では、樹脂シート２を充填しなかったため、加圧積層時に空洞10の側壁が押しつぶされて内側面が膨らむことで変形したため平面度が大きくなった。それに伴い、空洞10を構成する面同士の曲率半径も大きくなり、直角度も低下し、空洞断面積偏差も大きくなった。
【０１４３】
また、比較例４では、ブラスト表面処理を施したため、変形部分がある程度切削されて、空洞10を形成する一部の面において、平面度30μｍ以内を実現することができたが、平坦化効果は十分ではなく、曲率半径、直角度、空洞断面積偏差とも満足いくものではなかった。
【０１４４】
従って、比較例３および比較例４では、純水の流量変化率も大きくなって流量が一定しなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明のセラミック構造体となるグリーンシートに樹脂シートが嵌め込まれた樹脂シート−グリーンシート複合体の作製方法を説明する各工程図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の表面に凹部および内部に空洞を有するセラミック構造体およびマイクロ化学チップの製造方法を説明する各工程図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１：セラミックグリーンシート
２，２ａ，２ｂ：樹脂シート
３：貫通孔
４：上金型
５：開口
６：下金型６
７：凹部
８：配線導体層
９：ビア導体
10：空洞
Ａ，Ａ１，Ａ２：樹脂シート−グリーンシート複合体
Ｂ１：セラミックグリーンシート
Ｃ：セラミックグリーンシート積層体
Ｄ：表面に凹部および内部に空洞を有するセラミック構造体
【図１】
2006181741.tif 000005
【図２】
2006181741.tif 000006